LiMa-WKA ohne Umbau ab 300 1/min

Hallo Allerseits!

Ich lese hier schon ein Weilchen mit und baue gerade meine erste Kleinwindanlage. Nun wollte ich schonmal meine ersten Ergebnisse veröffentlichen.

Ich habe vor eine Anlage mit maximal 100 - 150W zu bauen. Dafür habe ich eine LiMa von Bosch 55A gewählt. Meine Grundidee ist mithilfe von Leistungselektronik (Aufwärtswandler) schon bei niedrigeren Drehzahlen (nicht erst ab 1000 1/min) 12V-Batterien laden zu können.
Nach missglückten Versuchen mit der Rombach-Schaltung habe ich die Fremderregung grundsätzlich untersucht. Ich habe bei verschiedenen Drehzahlen (mithilfe einer Bohrmaschine und optischem Drehzahlmesser) verschiedene Spannungen an die Erregerwicklung angelegt und die generierte Spannung gemessen: Anhang 1

Der orginale Gleichrichter ist übrigens rausgeflogen und ich habe einen fetten Schottky-Gleichrichter an die Wicklungen geschaltet. Auf der Y-Achse ist die gleichgerichtete Spannung über der Drehzahl (X-Achse) aufgetragen. Die Gleichrichter-Ausgangsspannung war mit einem Lastwiderstand von ca. 3 Ohm belastet. Es zeigte sich, dass keine schrecklich große Differerenz am Ausgang im unteren Drehzahlbereich zwischen 6, 8 und 12V Erregerspannung zu messen war. Die Leistung, die die Erregerwicklung bei 12V (stolze 48W) aufnimmt ist jedoch 4-mal so hoch, wie bei 6V (ca. 12W). Somit entschied ich mich die Erregerwicklung mit 6V zu versorgen.

In einem vorherigen Thread, den ich im Moment nicht finde, ist mal eine Schaltung beschrieben worden mit der man zwischen 2 Statorphasen der LiMa amplitudenunabhängig die Drehzahl messen kann (OpAmp, NE555, usw...). Diese Schaltung habe ich mit LTSPice verfeinert (bei Interesse kann ich das Simulationsfile hier mal reinstellen). Es ist nun einstellbar, bei welcher Drehzahl die Erregerwicklung versorgt wird. Das funktioniert nämlich bereits ab ca. 50mVAC mit der Restmagnetisierung. Versorgt wird die Wicklung dann mit einem Abwärtswandler, der aus der 12V-Batterie 6V macht.

Nun zur eigentlichen Ladeschaltung: Die ist ein Aufwärtswandler mit Eingangsstrombegrenzung, der 13,8V aus bereits 3V Eingangsspannung machen kann. Zusätzlich besitzt er eine überlagerte Regelschleife, die die PWM zurückfährt, wenn die Eingangsspannung einen einstellbaren Wert unterschreitet. Das soll ein Abwürgen der LiMa verhindern. Mit Labornetzteil und Batterie hat das auch schon ganz gut funktioniert.

Soweit der Stand bis jetzt. Aktuell bin ich dabei meinen Repeller aus KG-Rohr (Dank an das RoWiTool !!!) zu bauen. Es wird ein 3-Flügler, SLZ 5, Durchmesser 1,5m...

Beste Grüße an alle WKA-Bauherren und -damen
Nils

Stelle ich mir als 6-puls Gleichrichter (aktiv) rechts aufwendig vor.

Der "fette Schottky-Gleichrichter" besteht aus 6 Stk. 40CPQ045. Die beiden Dioden des Bauteils sind dann parallel geschaltet. Somit kann der 80A pro Phase. Spannungsabfall bei 200W auf die drei phasen verteilt laut Datenblatt ca. 0,4V. Sind bummelig 6,7W Verluste. Das halte ich für verkraftbar. Einen kleinen Kühlkörper habe ich natürlich spendiert. Aber 200W muss mein System erstmal aufbringen...

Den Thread, von dem ich sprach mit der Drehzahlmesserschaltung ist dieser hier: Forum/cf3/topic.php?t=3506

Grüße Nils

Hallo Nils
Eine interessante Sache mit den Erregerstrom.
Was mich brennend interessiert ist die Leistung des erforderlichen Erregerstroms ! Welchen Anteil ( Prozent an Erregerstromleistung ) muss du bei einer bestimmten Generatorleistung aufbringen ( in die Erregung Stecken)?
Welche Abhängigkeiten bestehen da... ( klar je stärker Magnetfeld desto stärker Leistung Geni...) ?!?
Ist die Abhängigkeit linear?

Gruß Ralf

Hallo Nils,
warum hast du denn die nützliche PWM des Feldstroms weg-rationalisiert, und dafür einen Abwärts-Wandler eingeführt? Deine Schaltung arbeitet schlechter, weil die Erregung schlagartig einsetzt, der Aufwand ist höher und der Wirkungsgrad nicht besser.
Zum Aufwärts-Wandler habe ich eine gute erprobte Schaltung. Ursprünglich für diesen Zweck aus Elektor und modifiziert. Das Design ist sehr flexibel. Kennwerte: Konstanter Eingangs-Widerstand und Stromquelle im Ausgang. Der Autor hatte Leistungsanpassung zu seinem Gleichstrom-Generator hergestellt. Dann bekommt man die höchste Leistung heraus, aber der Wirkungsgrad liegt zwangsläufig unter 50%. Nun, man kann jede Anpassung einstellen. Welche die Richtige ist weiß ich nicht.
Gruß, Heinz

@ Gleichstrom: Bitte gibt mir mal den Link zu deinen erprobten Schaltungen...

Aufwärtswandler stelle ich mir aber nach unseren Untersuchungen ungeeignet vor, wenn du wirklich einen Aufwärtswandler bestehend aus Drossel, Transistor und Diode meinst. Denn dieser kann, wie der Name sagt nur Aufwärts wandeln. Sprich wenn du ihn aus der Batterie versorgst hast du immer mindestens 12-14V an der Erregerwicklung. Ich möchte aber 6V haben. Und deine Messungen an der 90A-Lima haben doch auch gezeigt, dass bei Leistungen bis 200W effektiver generiert wird mit weniger Erregerstrom. Meine 55A-Bosch hat bei 12V stolze 4A aufgenommen - 48W.

Grüße Nils

Du brauchst einen schalter, der erst ab einer bestimmten Umdrehungszahl oder Windstärke den Stromkreis über die Erregerwicklung schließt.

Ja schaut mal weiter oben. Ich habe eine Schaltung integriert - bin nämlich selber Elektroniker - die die Drehzahl misst und dann einstellbar zu Erregung zuschaltet.

Das Problem, dass die nötige Drehzahl zu hoch ist und das Windrad nur kurz während einer Böe läd bleibt jedoch.

Habe gestern schon angefangen den Stator neu zu wickeln. Eine Phase ist schon/erst fertig - sehr mühsam... Aber so schlimm wie ich anfangs befürchtet hatte ist es nun doch nicht und eventuell der beste Weg bei LiMas.

@doelle4: Aber den Ansatz mit einer kleinen Erregermaschine finde ich auch interessant. Ich stelle mir es aber schwierig vor den richtigen Motor zu finden und einstellbar hat man es dann ganz ohne Elektronik auch nicht.

Gruß Nils

Habe hier neulich einen Thread gelesen indem hat Jemand die Spule aus dem Rotor entfernt und einen Lautsprechermagneten eingesetzt. Das soll kaum was bewirkt haben. Aber wenn es Jemand probieren möchte bin ich sehr interessiert, da ich LiMas für eine sehr preisgünstige Lösung für Windräder halte - sind für unter 10 EURO inkl. Versand in der Bucht zu ersteigern.
Übrigens sind Waschmaschinenmotoren ebenso günstig in der Bucht zu holen. Das werde ich als nächstes testen. Aufgrund des mechanischen Aufbaus ist der Wirkungsgrad solcher Motoren sicher besser als der von LiMas, da die nur günstig sein müssen. Leistung ist ja in jedem Auto in Hülle und Fülle vorhanden, wodurch es weniger auf den Wirkungsgrad ankommt. Bei einer Waschmaschine mit heutigen Standarts - A+++ oder wie die alle heißen, ist eventuell auch der elektro-mechanische Energiewandler effizienter.

Hallo zusammen.

Ich muß Eure Erwartungen da etwas zurückschrauben da man die Naturgesetze nicht überlisten kann .
Zb mit einer anderen Wicklung verändert man nur die Spannungs-Stromverhältnisse aber nicht die entnehmbare Leistung, die aber für die Erregung nötig ist.
Wenn für den Aufbau des Erregerfeldes 12 W benötigt werden, kann das nur durch eine Änderung der Erregespule reduziert werden, zb etwas dickerer Draht und trotzdem mehr Windungen wenn da noch Platz ist.
Eine andere Möglichkeit ist den Luftspallt zu verkleinern, da dieser den größten Teil des magnetischen Widerstandes hat.
Beim Versuch einen Lautsprechermagneten ein zu bauen muß bedacht werden, das sich sein Magnetfelt nicht wie im Lautsprecher komprimiert in einem kleinen Luftspallt, sonder weit gestreut wird an allen Polen der Klauen rings herum.
Darum gibt es nur ein schwaches Feld, allerdings ohne Erregerverluste durch eine Spule.
Bei Leistungsentnahme muß im allgemeinen auch noch die Erregung verstärkt werden, da das Magnetfeld der Statorspulen gegen das Erregerfeld gerichtet ist, und dieses schwächt.
Das müsste dann eine Elektronig übernehmen die die Erregespanung anhebt, je nach Leistungsbedarf.

Gruß Aloys.

Ich habe einen Permanentmagnet Waschmaschinenmotor von User Gleichstrom der diese vertreibt,der arbeitet gut und braucht keine Erregerspannung. Gibt auch genug ander Permanetmagnetgeneratoren die verwendet werden können da fällt das ganze weg und Strom wird produziert sobald sich das ganze dreht ohne Schnickschank.
Dies als Anregung
Gruß Hans